نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناس ارشد، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 گروه مهندسی پژشکی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

3 ارتوپدی، دنشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، یران

4 گروه مهندسی پزشکی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

یکی از این اختلالات بصورت خاص در زانو بصورت ژنوواروس و ژنووالگوس می باشد. اندیکاسیون مشخص برای اصلاح این مشکلات وجود دارد که این اصلاح معمولا بصورت جراحی با استئوتومی و تغییر شکل و ثابت کردن استخوان در موقعیت جدید می باشد. در این زمینه تکنیک های فراوانی چه از نظر جراحی، چه از نظر نوع استئوتومی و چه از نظر نوع و وسیله فیکساسیون وجود دارد. هدف این مطالعه طراحی نمونه مدولار بلیدپلیت و مقایسه المان محدود این دو حالت است. در این پژوهش رفتار بیومکانیکی دو روش با بارگذاری شبه استاتیک روی مدل ساخته شده در نرم افزارهای المان محدود بررسی می شود. برای این منظور از تصاویر ثبت شده به روش سی تی اسکن از یک مرد 37 ساله در 384 مقطع بصورت محوری استفاده گردید و جهت پردازش به نرم افزار میمیکس منتقل شد. سپس، مدل تحت آنالیز بیومکانیکی به صورت شبه استاتیک در محیط نرم افزار آباکوس قرار گرفت. برای دستیابی به مدل واقعی از لحاظ خواص، استخوان بصورت ارتوتروپیک و ایمپلنت استیل ضد زنگ در نظر گرفته شد. در مقایسه تنش در بلیدپلیت و استخوان ،در نوع بلیدپلیت مدولار تنش هم روی پلاک و هم روی استخوان کمتر می شود که احتمالا به دلیل اتلاف انرژی در محل اتصال بلید و پلیت می باشد. کرنش در بلید پلیت مدولار به میزان قابل توجهی کمتر از بلید پلیت های قدیمی می باشد منتها از این نظر کرنش استخوان بدون ارتز شباهت بیشتری به گذاشتن بلید پلیت های قبلی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis of Biomechanical Functions of Non-Integrated Blade Plate: Finite Element Analysis

نویسندگان [English]

  • saeide fatemifar 1
  • behrooz sepehri 2
  • alireza mousavian 3
  • pegah khazaee nejad 4

1 MSC educated, mashhad branch, islamic azad university, mashhad, iran

2 Departement of Biomedical Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

3 Orthopedic department, Orthopedic Research center, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

4 Departement of Biomedical Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

چکیده [English]

Background: There are some relatively definite indications for fixing these problems which can be as the surgery with Osteotomy and the deformation and making the bone fixed in new location. There are so many techniques in this field with respect to the surgery and the kind of osteotomy, and with respect to the kind and fixation tool.Genovalgum is usually a disorder in femur distal and this point can be repaired by osteotomy. From the past, the blade plate is an attractive option for the fixation which can be harder than newer methods like lockable blade-plates for the younger surgeons. In this research, our goal was to present a new design of blade plate for more easiness in tool installation and test the finite element for making sure of the effectiveness of the new tool. The goal of this research is to design a modular sample of blade plate and the biomechanical comparison of these two states in the finite element form. In this research, the biomechanical behavior of these two methods with pseudo-static loading on the made model in the finite element software. Methods: The CT-Scan images were transformed to Mimics software. Then, the model under biomechanical analysis was placed in abaqus19.0 software in pseudo-static form. The bone was considered as orthotropic and stainless-steel implant. Results: In the comparison of the tension of blade plate and bone, the tension on the blade-plate and bone has been reduced in modular blade plate which is possibly related to the energy waste in the connection of blade and plate. The strain of modular blade plate is significantly less than the older blade plates, but the strain of the bone without orthosis is much more similar to the previous blade plate with respect to the strain of the bone

کلیدواژه‌ها [English]

  • valgus
  • blade plate. varus
  • Finite Element
  1.  

    1. Rohlmann, A., Mdssner, U., Bergmann, G. and Kiilbel, R. Finite-element-analysis and experimental investigation in a femur with hip endoprosthesis. J Biomech, 1983: 16, 727-742.
    2. S Beaupre and D.R.carter ,warping of cross section in the Torsion of long bones with internal fracture fixation plates.journal of orthopedics reseaech1987:5,2,296-299.
    3. Bucholz, Robert W, Heckman, James D, Court Brown, Charles M. Fractures of the Distal Femur. In Bucholz RW, Heckman JD, Court-Brown C. Rockwood and Green's fractures in adults. Sixth ed. Philadelphia Lippincott Williams&Wikins; 2006: 1916-1967.
    4. Ricci WM, Bellabarba C, Evan off B, Hersovici D, Dipasqualc T, Sanders R. Retrograde versus antegrade nailing, of femoral shaft fractures. J Orthop Trauma 2001; 15: 161-9.
    5. Vandenbussche, M.LeBaron, M.Ehlinger, X.Flecher, G.Pietud. Blade-plate fixation for distal femoral fractures: A case-control study. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research September 2014: 100.5: 555-560.
    6. Tom Minas, a Primer in Cartilage Repair and Joint Preservation of the Knee, 2011: 978-1-4160-6654-5.
    7. Paul Simons, Theresia Sommerer, Ivan Zderic, Dieter Wahl, Mark Lenz, Hristo Skulev, Matthias Knobe, Boyoko Gueorguiev, R.Geoff Richards, Kajetan Klos. Biomechanical investigation of two plating system for medial column fusion if foot. PLOS One.2017:12(2): e0172563.
    8. Jing Zhang, Rimei Zhang, Guanghui Ren, Xiaojie Zhang-, A method for using solid modeling CAD software to create an implant library for the fabrication of a custom abutment. Journal of prosthetic dentistry February 2017:2,117,209-213.
    9. JohannesReiner, RezaVaziri, comprehensive composite material, Volume 8, 2018, Pages 61-84.
    10. Ryan krone, Peter Schuster -an investigation on the importance of a material anisotropic in finite-element modeling of the human femur, California Polytechnic State University, 2006: 01-0064.
    11. S Eberle, C Gerber, G von Oldenburg, F Ho ¨gel, P-Augat, A biomechanical evaluation of orthopaedic implants for hip fractures by finite element analysis and in-vitro tests. Journal of Engineering in Medicine,2010: 224(10):1141-52.
    12. majid shahzad- ali Kamran- mohammadzeeshan Siddiqui-mohammad Farhan. Mechanical Characterization and FE modeling of a hyperelastic material-2015: Materials Research. 2015; 18(5): 918-924.
    13. Mughal, U.N.; Khawaja, H.; Moatamedi, M., 'Finite Element Analysis of Human Femur Bone', The International Journal of Multiphysics, 9(2), (2015), 101-108.
    14. SimonGörtz, Guilherme C.Gracitelli, William D.Bugbee, Noyes' Knee Disorders: Surgery, Rehabilitation, Clinical Outcomes (Second Edition), 2017, Pages 848-857.
    15. TomMinas, A Primer in Cartilage Repair and Joint Preservation of the Knee, Saunders(1st edition), 2011, Pages 146-159.
    16. Alisdair R.Macleod, Pankaj Pankaj, A.Hamish R.W.Simpson. Does screw-bone interface modelling matter in finite element analyses, Journal of Biomechanics,2012: 1;45(9):1712-6.
    17. S Eberle, C Gerber, G von Oldenburg, F Ho ¨gel, P-Augat, a biomechanical evaluation of orthopaedic implants for hip fractures by finite element analysis and in-vitro tests, Journal of Engineering in Medicine,2010: 224(10):1141-52
    18. Jalil Nourisa, Amin Baseri, Leszek Sudak, Gholamreza Rouhi, The Effects of Bone Screw Configurations on the Interfragmentary Movement in a Long Bone Fixed by a Limited Contact Locking Compression Plate. J. Biomedical Science and Engineering, 2015.
    19. Shabnam Samsami • Sadegh Saberi • Sanambar Sadighi • Gholamreza Rouhi- Comparison of Three Fixation Methods for Femoral Neck Fracture in Young Adults: Experimental and Numerical Investigations-J. Med. Biol. Eng 2015;35(5):566-579.
    20. Diogo Geraldes, Andrew T M Phillips. A comparative study of orthotropic and isotropic bone adaptation in the femur. International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, September 2014;30(9).
    21. Harrison, P.E. McHugh, W. Curtin, P. Mc Donnell. Micromotion and friction evaluation of a novel surface architecture for improved primary fixation of cementless orthopaedic implants. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2013;37(46).